研究人员发现，太空飞行可能与DNA突变和患心脏病和癌症的风险增加有关

一项新的研究可能会导致对宇航员进行持续的健康监测，以评估可能存在的健康风险，并防止疾病的进展。

　　

一组研究人员从美国国家航空航天局(NASA) 1998年至2001年间执行航天飞机任务的宇航员身上采集了血液样本。他们在所有14名被研究宇航员的造血系统(造血干细胞)中发现了DNA突变，即体细胞突变。他们的研究结果发表在8月份的《自然通讯生物学》(Nature Communications Biology)杂志上，表明太空飞行可能与这些突变有关，并强调了宇航员在整个职业生涯和退休期间持续进行血液筛查以监测其健康状况的重要性。

体细胞突变是指在一个人受孕后，在精子或卵细胞以外的细胞中发生的突变，这意味着它们不能遗传给后代。在这项研究中确定的突变的特征是来自单个克隆的血细胞过度表达，这一过程被称为克隆造血(CH)。这种突变通常是由环境因素引起的，例如暴露于紫外线辐射或某些化学物质，也可能是癌症化疗或放疗的结果。CH相关的体征或症状很少;大多数患者是在对血液进行其他疾病的基因检测后确诊的。虽然CH不一定是疾病的指标，但它与心血管疾病和血癌的较高风险有关。

“宇航员在极端环境中工作，许多因素都可能导致体细胞突变，最重要的是太空辐射，这意味着这些突变有可能发展为克隆造血。考虑到人们对商业太空飞行和深空探索的兴趣日益浓厚，以及暴露于各种与重复或长时间探索太空任务(如火星之旅)相关的有害因素的潜在健康风险，我们决定对14名宇航员进行回顾性的体细胞突变研究，”该研究的主要作者、伊坎山西奈心血管研究所医学(心脏病学)教授David Goukassian医学博士说。

研究对象是1998年至2001年间执行相对较短(平均12天)航天飞机任务的宇航员。他们的中位年龄约为42岁;其中大约85%是男性，14人中有6人是第一次执行任务。研究人员在宇航员飞行前10天和着陆当天采集了他们的全血样本，着陆后3天采集了白细胞样本。这些样本在-80oC下保存了大约20年。

通过DNA测序和广泛的生物信息学分析，研究人员确定了17个CH-driver基因中的34个突变。最常见的突变发生在TP53(一种产生肿瘤抑制蛋白的基因)和DNMT3A(急性髓细胞白血病中最常见的突变基因之一)。但是，研究人员评估的基因体细胞突变的频率低于造血干细胞体细胞突变被认为是不确定潜能克隆造血(CHIP)的技术门槛2%。CHIP在老年人中更常见，与发生心血管疾病和血液病和实体癌的风险增加有关。

“虽然我们观察到的克隆造血规模相对较小，但考虑到这些宇航员相对年轻和健康，我们观察到这些突变的事实令人惊讶。这些突变的存在并不一定意味着宇航员会患上心血管疾病或癌症，但随着时间的推移，这可能会通过持续和长时间暴露在深太空的极端环境中发生，”古卡西安博士说。“通过这项研究，我们已经表明，我们可以确定宇航员个体对与他们的工作相关的疾病的易感性，而不会影响他们的工作能力。事实上，我们的研究证明了早期和持续筛查对评估易感性的重要性。我们的建议是，NASA及其医疗团队每3到5年筛查宇航员的体细胞突变和可能的克隆扩增或回归，同样重要的是，在他们退休后，体细胞突变可能会克隆扩增并成为CHIP。”

该团队的研究延续了之前的研究，这些研究使用相同的样本来识别外泌体中的预测性生物标志物。外泌体是一种由核酸、蛋白质、脂质和代谢物组成的小脂层微观囊泡，在人体细胞内形成，随后被释放到血液循环中，因此携带着来自原始细胞的信息，反映细胞间状态。外泌体的这一特性可能使其成为健康和/或疾病的重要生物标记物，以及在体内从一个细胞到另一个细胞的长距离传输信息。当他们用来自宇航员的外泌体处理人类心脏细胞时，研究人员发现外泌体影响了维生素D受体的生物学特性，而维生素D受体在骨骼、心脏和骨骼肌健康中发挥着关键作用。他们还评估了太空飞行对线粒体DNA(为细胞提供能量的小细胞器的基因组)的影响。在这项研究中，研究小组发现，宇航员血液中循环的无细胞线粒体DNA的数量比正常水平高出2到350倍，这可能会导致身体其他部位的氧化损伤和炎症。

“通过这些研究，我们已经证明了评估宇航员太空飞行健康风险的潜力。现在重要的是进行纵向回顾性和良好控制的前瞻性研究，涉及大量宇航员，以了解基于持续暴露的风险如何演变，然后将数据与他们的临床症状、成像和实验室结果进行比较。这将使我们能够根据我们所看到的现象做出知情的预测，了解哪些人更有可能罹患疾病，并为个性化精准医疗方法的早期干预和预防打开大门。”Goukassian博士说。

Journal Reference:

1. Agnieszka Brojakowska, Anupreet Kour, Mark Charles Thel, Eunbee Park, Malik Bisserier, Venkata Naga Srikanth Garikipati, Lahouaria Hadri, Paul J. Mills, Kenneth Walsh, David A. Goukassian. Retrospective analysis of somatic mutations and clonal hematopoiesis in astronauts. Communications Biology, 2022; 5 (1) DOI: 10.1038/s42003-022-03777-z